FORSCHUNGSPLATTFORM 02

EXTRAX®

Phytochemische Verfahrenstechnik

Untersuchenswerte Fragestellungen

Pflanzenmaterial enthält ein komplexes Gemisch von Verbindungen. Ein Extraktionsweg kann neben den gewünschten Komponenten auch unerwünschte Begleitstoffe herauslösen, während Hitze, Oxidation und Schwankungen des Ausgangsmaterials das resultierende chemische Profil beeinflussen können. Ein gutes Ergebnis bei einer Charge erklärt nicht unbedingt, wie sich ein Prozess bei einer anderen verhält.

EXTRAX® untersucht diese verfahrenstechnischen Fragen. Ziel ist es zu verstehen, wie Extraktion, Aufreinigung und analytische Bewertung zu klarer definierten botanischen Inhaltsstoffen und fundierteren Produktionsentscheidungen für YOHOLIFE® beitragen könnten.

FORSCHUNGSMÖGLICHKEITENEXTRAX®6 Forschungsrichtungen · 24 Ideen

01Screening von Lösungsmitteln und Extraktionswegen

Welche Extraktionsbedingungen passen zu einer definierten botanischen Quelle und einem chemischen Zielprofil?

Wässrig-ethanolische Systeme

Wie wirkt sich die Zusammensetzung des Wasser-Ethanol-Gemischs auf die Verbindungen aus, die aus ausgewähltem Pflanzenmaterial extrahiert werden?

Zeit und Temperatur

Wie hängen Extraktionszeit und -temperatur mit Ausbeute, Zusammensetzung und Stabilität zusammen?

Feststoffanteil

Wie wirkt sich das Verhältnis von Material zu Lösungsmittel auf die Ausbeute und die praktischen Anforderungen eines Verfahrens aus?

Einfluss der Partikelgröße

Wie wirken sich Vermahlung und Partikelgrößenverteilung auf Extraktionskinetik, Zusammensetzung und die anschließende Filtration aus?

02Unterstützte Extraktion

Was ändert sich, wenn ein unterstütztes Verfahren mit einer geeigneten Referenzextraktion verglichen wird?

Ultraschall-Screening

Wie wirken sich die Bedingungen der Ultraschallbehandlung auf die Ausbeute und das chemische Profil eines Extrakts aus?

Enzymvorbehandlung

Welche Veränderungen von Ausbeute und Zusammensetzung ergeben sich nach einer pektinaseunterstützten Behandlung von Traubenkernmaterial?

Methodenvergleich

Wie schneiden die infrage kommenden Methoden hinsichtlich chemischem Profil, Reproduzierbarkeit und gemessenem Ressourcenbedarf ab?

Zeitpunkt der Vorbehandlung

Wie wirken sich Enzymdosis und Vorbehandlungsdauer auf die spätere Extraktion aus – verglichen mit unbehandeltem Material als Referenz?

03Trennung und Anreicherung

Welche Trennverfahren liefern nützliche Fraktionen, wenn Ausbeute und Prozessverluste berücksichtigt werden?

Membranfraktionierung

Wie hängt die Wahl der Membran mit Zusammensetzung und Ausbeute verschiedener phenolischer Fraktionen zusammen?

Harzselektivität

Welche Adsorptions- und Elutionsansätze lohnen einen Vergleich, um ein definiertes Zielprofil anzureichern?

Stoffbilanz

Wohin gelangen Zielverbindungen und andere Bestandteile während der Trennschritte, und wo entstehen Verluste?

Fouling und Regeneration

Wie wirken sich wiederholte Filtrations- und Reinigungszyklen auf Membranpermeabilität, Trennverhalten und Ausbeute aus?

04Charakterisierung und Stabilität

Welche Messungen machen Vergleiche von Zusammensetzung, Stabilität und Prozess aussagekräftig?

HPLC-Profile

Welche chromatographischen Vergleiche beschreiben die für eine Entwicklungsvorgabe relevanten Verbindungen oder Fraktionen am besten?

Methodisch definierte UV-Assays

Was misst ein ausgewählter UV-Assay, und wie ergänzt er chromatographische Evidenz?

Stabilitätsvergleiche

Wie wirken sich Handhabung, Lagerung und wiederholte Verarbeitung auf das gemessene chemische Profil aus?

Auswahl des Referenzstandards

Wie beeinflussen Referenzstandards und die Wahl der Kalibrierung die angegebenen Konzentrationen und Vergleiche zwischen Bestimmungsmethoden?

05Ressourcenbewusste Verarbeitung

Wie können gemessene Lösungsmittel-, Wasser-, Energie- und Rückstandsströme neben Extraktzusammensetzung und Ausbeute in Prozessentscheidungen einfließen?

Versuche zur Lösungsmittelrückgewinnung

Wie wirken sich Verdampfung und Kondensation auf die Lösungsmittelzusammensetzung, die Ausbeute an Zielverbindungen und die Eignung für einen weiteren Extraktionszyklus aus?

Bilanzierung des Wasserverbrauchs

Wo wird Wasser für Extraktion, Trennung und Reinigung benötigt, und welche Optionen zur Wiederverwendung wären einen Test wert, ohne Zusammensetzung oder Hygiene zu beeinträchtigen?

Energiebedarf je Produkteinheit

Wie viel Energie für Heizen, Kühlen und Trocknen wird pro definierter Extraktmenge benötigt, wenn infrage kommende Verfahren auf gleicher Basis verglichen werden?

Charakterisierung von Nebenströmen

Was verbleibt in Extraktionsrückständen und Flüssigströmen, und welche weiteren Nutzungen rechtfertigen nach Bewertung von Zusammensetzung und Eignung eine nähere Untersuchung?

06Reproduzierbarkeit und Maßstabsübertragung

Welche Evidenz wäre erforderlich, um einen vielversprechenden Extraktionsweg in einem anderen Betriebsmaßstab in einen reproduzierbaren Prozess zu überführen?

Statistisch geplante Prozessversuche

Welche faktoriellen Versuche oder Response-Surface-Versuche helfen, Einzeleffekte der Betriebsparameter von Wechselwirkungen zwischen Lösungsmittelzusammensetzung, Temperatur und Zeit zu trennen?

Variation des Ausgangsmaterials

Wie wirken sich Feuchtegehalt, Erntecharge und anfängliches chemisches Profil auf die Ausbeute aus, wenn dieselben Verarbeitungsbedingungen angewendet werden?

Maßstabsabhängige Durchmischung

Wie wirken sich Gefäßgeometrie, Rühren und Verweilzeit auf den Stoffübergang und die Temperaturverteilung aus, wenn sich der Verarbeitungsmaßstab ändert?

Prozessfenster

Welche gemessenen Kriterien zu Zusammensetzung, Ausbeute und Ressourcen könnten sinnvolle Betriebsbereiche für Wiederholungsversuche und die spätere Prozessentwicklung definieren?

Dies sind mögliche Ausgangspunkte für weitere Untersuchungen. Wir freuen uns über weitere Ideen, Forschungsfragen und Perspektiven aus Wissenschaft und Industrie.
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Möglichkeiten erkunden

Öffnen Sie die Plattform, wählen Sie eine Forschungsrichtung und klappen Sie eine Idee auf, um die dahinterliegende Frage zu erkunden. Es handelt sich um mögliche Untersuchungsansätze, die durch Evidenz und Zusammenarbeit geformt werden.

Ein Forschungsbeispiel

INTERAKTIVER FORSCHUNGSPFAD

Wählen Sie eine Phase, um Ansatz, Fragestellung und die Evidenz zu betrachten, die den nächsten Schritt leiten könnte.

01Material und Ziel definierenDiese Phase erkunden

Forschungsansatz: Ausgewähltes Traubenkernmaterial charakterisieren; Zielprofil, Vergleichskriterien und analytischen Ansatz festlegen.
Zu untersuchende Frage: Welche Eigenschaften der Traubenkerne und welche Zielverbindungen sollten den ersten Prozessvergleich bestimmen?
Evidenz für den nächsten Schritt: Eine Charakterisierung des Ausgangsmaterials, ein chemisches Ausgangsprofil und festgelegte analytische Kriterien würden eine konsistente Grundlage für den Vergleich der Verfahren bieten.

Weiter · Extraktionsbedingungen screenen

02Extraktionsbedingungen screenenDiese Phase erkunden

Forschungsansatz: Wässrig-ethanolische Bedingungen einschließlich Zeit, Temperatur und Feststoffanteil vergleichen und am definierten Zielprofil messen.
Zu untersuchende Frage: Wie wirken sich Lösungsmittelzusammensetzung, Zeit, Temperatur und Feststoffanteil auf die Ausbeute und das Zielprofil aus?
Evidenz für den nächsten Schritt: Vergleichende Messungen von Zusammensetzung und Ausbeute unter dokumentierten Extraktionsbedingungen würden helfen, Kandidaten für weitere Verfahrensvergleiche zu identifizieren.

Weiter · Unterstützte Verfahren vergleichen

03Unterstützte Verfahren vergleichenDiese Phase erkunden

Forschungsansatz: Ultraschall- oder enzymunterstützte Kandidaten mit einem Referenzverfahren vergleichen und dabei Ausbeute, Profiländerungen und Verarbeitungsanforderungen verfolgen.
Zu untersuchende Frage: Bietet ein unterstütztes Verfahren einen nützlichen Unterschied zum Referenzverfahren, ohne inakzeptable Profiländerungen oder Verarbeitungsanforderungen mit sich zu bringen?
Evidenz für den nächsten Schritt: Abgestimmte Vergleiche mit dem Referenzverfahren hinsichtlich Ausbeute, Zusammensetzung und Verarbeitungsanforderungen würden zeigen, ob ein unterstützter Kandidat eine weitere Untersuchung wert ist.

Weiter · Trennoptionen bewerten

04Trennoptionen bewertenDiese Phase erkunden

Forschungsansatz: Membran- oder Harzverfahren gegebenenfalls vergleichen, die erhaltenen Fraktionen charakterisieren und Materialverluste bilanzieren.
Zu untersuchende Frage: Welcher Trennansatz liefert eine nützliche Zielfraktion, wenn die an anderer Stelle im Prozess verlorenen Verbindungen berücksichtigt werden?
Evidenz für den nächsten Schritt: Fraktionsprofile und Stoffbilanzen würden Anreicherung und Ausbeute getrennt klären, bevor Präparate für die analytische Bewertung ausgewählt werden.

Weiter · Zusammensetzung und Stabilität prüfen

05Zusammensetzung und Stabilität prüfenDiese Phase erkunden

Forschungsansatz: Geeignete HPLC-Profile und ergänzende Assays nutzen, um Zusammensetzung, Wiederholbarkeit und Stabilität unter definierten Bedingungen zu bewerten.
Zu untersuchende Frage: Wie konsistent kann das ausgewählte Präparat seine gemessene Zusammensetzung unter definierten Handhabungs- und Lagerbedingungen beibehalten?
Evidenz für den nächsten Schritt: Methodisch definierte HPLC-Profile, ergänzende Assays und wiederholte Stabilitätsvergleiche würden Aufschluss darüber geben, welche Präparate weitere Prozessstudien wert sind.

Weiter · Prozessmachbarkeit prüfen

06Prozessmachbarkeit prüfenDiese Phase erkunden

Forschungsansatz: Ausbeute, Ressourcenbedarf und Reproduzierbarkeit bewerten, um weitere Versuche und für die Produktionsentwicklung relevante Einschränkungen zu identifizieren.
Zu untersuchende Frage: Welche Einschränkungen müssten ausgeräumt werden, bevor dieses Verfahren für einen Produktionsversuch in Betracht gezogen wird?
Evidenz für den nächsten Schritt: Vergleiche des Gesamtprozesses hinsichtlich Ausbeute, Wiederholbarkeit sowie Lösungsmittel-, Wasser- und Energiebedarf würden Machbarkeitsfragen und begründete nächste Versuche aufzeigen.

Evidenz prüfen · Forschungsrichtung präzisieren

Konzeptioneller Forschungspfad. Die Kandidatenmethoden sind zu vergleichende Alternativen; nicht jeder Schritt ist für jedes Verfahren erforderlich. Ausbeute, Anreicherung und Reinheit sind unterschiedliche, methodenabhängige Eigenschaften.

PolyEX®

PolyEX® ist eine beispielhafte Forschungspipeline innerhalb von EXTRAX®, die die Verarbeitung von Traubenkernpolyphenolen untersucht. Der vorgeschlagene Weg verbindet die Charakterisierung des Ausgangsmaterials mit Extraktionsvergleichen, Trennung und analytischer Bewertung. Dabei wird gefragt, wie Anreicherung, Ausbeute und Zusammensetzung zusammenhängen und welche Evidenz erforderlich ist, bevor ein künftiger Produktionsprozess für YOHOLIFE® beurteilt werden kann.

Konzeptioneller Forschungspfad. Die Kandidatenmethoden sind zu vergleichende Alternativen; nicht jeder Schritt ist für jedes Verfahren erforderlich. Ausbeute, Anreicherung und Reinheit sind unterschiedliche, methodenabhängige Eigenschaften.

Potenzieller Nutzen für Industrie und Gesellschaft

Einen Prozess zu verstehen heißt zu verstehen, was er herauslöst, was er verändert und was er zurücklässt. EXTRAX® untersucht, wie dieses Wissen einen bewussteren Einsatz pflanzlicher Materialien und eine klarere Entwicklung von Inhaltsstoffen unterstützen kann.

Möglichkeiten der Materialnutzung. Vergleiche von Ausbeute und Selektivität können aufzeigen, wo pflanzliche Ausgangsstoffe verloren gehen oder wo sich weitere Verfahrensforschung lohnt.
Aussagekräftige Spezifikationen. Geeignete Analysemethoden und angegebene Referenzstandards helfen Forschenden und Formulierungsfachleuten, die Zusammensetzung zu interpretieren.
Evidenz für verantwortungsvolle Entscheidungen. Ressourcen- und Stoffbilanzstudien bilden eine Grundlage für den Vergleich vollständiger Prozesse, einschließlich des Bedarfs an Lösungsmitteln, Wasser und Energie.
Technologieentwicklung für YOHOLIFE®. Dokumentierte Ergebnisse können Produktionsversuche, Scale-up-Fragen und die Bewertung von Anwendungen leiten.

Von der Erkundung zum künftigen Prozess

Ein künftiges Programm würde Ausgangsmaterial, Zielprofil und Analysemethode festlegen, bevor mögliche Verfahren verglichen werden. Die Ergebnisse zu Zusammensetzung, Ausbeute und Stabilität würden die technische Verfeinerung leiten. Evidenz für Grenzen wäre ebenso nützlich wie Evidenz, die einen vorgeschlagenen Ansatz stützt.

Die Überführung in die Produktion würde eine Prüfung der Reproduzierbarkeit, praktische Prozessversuche und die Bewertung von Einschränkungen beim Scale-up erfordern. EXTRAX® soll YOHOLIFE® das für diese Entscheidungen nötige Wissen liefern und untersuchen, ob einem experimentellen Verfahren eine sinnvolle industrielle Rolle zukommt.

Gemeinsam erkunden

Wir freuen uns über Ideen von Fachleuten aus Extraktion, Trenntechnik und Analytik sowie von Industriepartnern. Bringen Sie eine verfahrenstechnische Frage, einen Vergleichsvorschlag oder eine messtechnische Herausforderung ein – mit Angaben zur botanischen Quelle, zum Zielprofil und zur verfügbaren Evidenz.

Forschung zur Variabilität des Ausgangsmaterials bietet auch Anknüpfungspunkte zu GENORA®.

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